攪拌摩擦加工7075鋁合金高溫組織穩(wěn)定性及其演變機(jī)制研究.pdf

1、晶粒細(xì)化是一種材料性能強(qiáng)化的重要手段，而且，在合金高溫變形和半固態(tài)成形過程中，通過晶粒細(xì)化可以改善材料的變形性能和成形行為。攪拌摩擦加工作為一種劇烈的塑性加工方法，通過對材料進(jìn)行高速攪拌，不僅可以獲得細(xì)小的等軸晶，而且可以破碎第二相顆粒并促使其均勻分布。近年來，攪拌摩擦加工技術(shù)引起了國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注，但對該方法制備的細(xì)晶合金熱穩(wěn)定性及其微觀結(jié)構(gòu)演變機(jī)制仍然缺乏認(rèn)識。本研究采用攪拌摩擦加工方法(Friction stir processi

2、ng，F(xiàn)SP)制得7075細(xì)晶鋁合金作為研究對象，深入研究了該細(xì)晶合金在高溫狀態(tài)下的組織穩(wěn)定性行為及其微觀結(jié)構(gòu)的演變規(guī)律。主要包括以下研究內(nèi)容：
　　 在高熱輸入條件下和低熱輸入條件下對7075鋁合金進(jìn)行FSP加工。結(jié)果表明：7075鋁合金材料經(jīng)攪拌摩擦加工處理后，獲得了晶粒尺寸為6.2μm的等軸晶，該細(xì)晶合金具有高比例的高角晶界。此外，在該細(xì)晶合金的晶內(nèi)和晶界彌散均勻分布著大量第二相顆粒，主要為含Cr的沉淀相。
　　

3、對所獲得的FSP7075鋁合金試樣在高溫進(jìn)行等溫處理，發(fā)現(xiàn)焊核區(qū)的頂部和底部晶粒發(fā)生異常長大，而焊核區(qū)中部的晶粒沒有異常長大。隨著保溫時間延長，這種晶粒異常長大現(xiàn)象逐漸由焊核區(qū)底部和頂部通過晶界遷移延伸至焊核中心區(qū)域。這是因?yàn)楹负藚^(qū)的底部和頂部區(qū)域主要由非再結(jié)晶晶粒構(gòu)成，在等溫處理時，底部和頂部區(qū)域晶粒首先發(fā)生再結(jié)晶，以晶界遷移的方式發(fā)生異常長大。而且，增大攪拌摩擦加工熱輸入，可以顯著提高焊核區(qū)細(xì)晶組織的熱穩(wěn)定性。
　　 對焊核

4、中心區(qū)域細(xì)晶合金的熱穩(wěn)定性行為研究發(fā)現(xiàn)，該合金在530℃發(fā)生了晶粒長大的現(xiàn)象，而沒有發(fā)現(xiàn)晶粒異常長大現(xiàn)象。這主要是因?yàn)?，一方面，?xì)晶合金中存在大量高熔點(diǎn)的含Cr的第二相顆粒，在高溫等溫處理的過程中對晶粒邊界起到了“釘扎”作用，阻止了晶界的移動，從而抑制了晶粒長大；另一方面，該細(xì)晶合金的組織均勻性好，高角晶界比例高，各個晶粒內(nèi)部位錯密度低，各個晶粒保持了相對一致的晶界能。此外，細(xì)晶合金中的第二相在高溫發(fā)生粗化，第二相數(shù)目相應(yīng)變少，對晶界的